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次世代影像型 Simoa® 平台|SP-X® 重定義高靈敏多重檢測

分類: Quanterix
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SP-X® 採用次世代 Simoa® 影像技術,以平面晶片取代磁珠反應,結合高解析影像與 AI 分析演算法實現自動化定量。可同時檢測多重生物標記,應用於免疫發炎、腫瘤、神經退化、心血管研究與藥物開發,為次世代精準醫學與轉譯研究提供全新靈敏度。

SP-X® Imaging and Analysis System

次世代Simoa®影像陣列技術結合AI智慧分析,於健康基礎值水平達成超靈敏多重檢測,優化工作流程並加速轉譯研究與藥物開發

Quanterix SP-X® 影像分析系統:革新次世代 Simoa® 平面陣列多重檢測技術

Quanterix SP-X® Imaging and Analysis System 採用突破性的次世代 Simoa® Planar Array 技術,以平面晶片取代傳統磁珠反應架構,結合高解析度影像擷取與 AI 智慧分析演算法,實現全自動化定量分析。本系統能在疾病進展的最早期階段——甚至在健康受試者的基礎值水平——達成穩健的循環生物標記多重檢測,為精準醫學研究提供前所未有的超靈敏度檢測能力。

此完整桌上型系統提供從急性期到基礎值水平的真正多重檢測能力,可同時定量分析多種生物標記,廣泛應用於免疫發炎、腫瘤學、免疫腫瘤學、神經退化性疾病、心血管研究及藥物開發等領域。對於腫瘤學、免疫腫瘤學研究者,以及所有依賴多重檢測能力的研究團隊而言,SP-X® 提供了一個易於操作的整合平台,能有效優化實驗工作流程、加速研究進程,並最終縮短藥物開發與核准時程,為次世代精準醫學與轉譯研究開創全新的可能性。

次世代 Simoa® Planar Array 技術優勢

超靈敏多重檢測

結合 Simoa® 超靈敏分析開發與優化能力,支援高達 10-plex 多重檢測規模與彈性配置。首次實現在急性期與基礎值水平的真正多重檢測,突破傳統多重免疫分析的靈敏度限制。

卓越專一性

訊號濃縮效能提升 1000 倍,同步降低非特異性背景干擾。平面陣列設計搭配專有的表面化學處理,創造獨特的"渦流效應"(vortex effect),有效增強目標分子捕捉效率。

緊湊設計

僅需 11 英吋(28 公分)空間,內建觸控式平板介面。完整的桌上型系統設計,無需額外配置空間,適合各類實驗室環境使用。

頂級光學系統

配備高解析度相機與客製化鏡頭,達到最佳光訊號收集效能。每片晶片影像擷取時間小於 2.5 分鐘,大幅提升檢測通量與效率。

智慧分析演算法

採用專有影像擷取演算法與機器學習技術優化影像分析流程,最大化動態範圍與訊噪比(S/N)。自動化資料處理確保結果準確性與再現性。

便利維護

低維護需求設計,無需定期校正。簡化的操作流程與自動化功能,讓研究人員能專注於實驗設計與資料分析,加速研究進程。

SP-X® Imaging and Analysis System 儀器介紹

SP-X Imaging and Analysis System

次世代影像型多重生物標記檢測平台

SP-X® Imaging and Analysis System 採用次世代 Simoa® 影像技術,以創新的平面晶片陣列取代傳統磁珠反應系統,結合高解析度影像擷取與 AI 驅動的分析演算法,實現全自動化定量分析。本系統能同時檢測多重生物標記,為免疫發炎、腫瘤學、神經退化性疾病、心血管研究與藥物開發提供前所未有的靈敏度,是次世代精準醫學與轉譯研究的重要利器。

這套完整的半自動化桌上型系統專為需要高靈敏度多重檢測能力的研究應用設計,整合先進的影像擷取技術、專有的分析演算法,以及直觀的操作介面。系統提供急性期與基礎值水平的真正多重檢測能力,讓研究人員首次能在單一平台上同時偵測多種循環生物標記,優化實驗工作流程並加速研究進程。

主要研究應用領域

  • 腫瘤與免疫腫瘤學:高靈敏度偵測循環細胞激素與免疫相關生物標記,追蹤免疫治療反應動態,評估治療效果
  • 神經退化性疾病:超靈敏定量神經相關蛋白質(如 Tau、NfL、GFAP),支援阿茲海默症、帕金森氏症等研究,實現早期診斷與疾病監測
  • 心血管疾病研究:精確測量發炎標記與心臟特異性蛋白質,評估疾病風險、預測預後並監測治療反應
  • 免疫與發炎研究:同步檢測多重細胞激素與趨化因子,全面解析免疫調控機制與發炎反應途徑
  • 藥物開發與轉譯醫學:評估候選藥物效能與標的物參與度(target engagement),支援生物標記探索、臨床前研究與早期臨床試驗

技術特點

  • 超高靈敏度:偵測極限可達次皮莫耳(sub-picomolar)等級,定量下限範圍 0.1 - 1.4 pg/mL
  • 多重檢測能力:單次分析可同時檢測高達 10 種生物標記,大幅提升實驗效率
  • 樣本需求低:每次重複僅需 12.5 µL 人類血清或血漿,珍貴臨床樣本得以充分利用
  • 緊湊設計:桌上型系統僅需 11 英吋(28 公分)空間,適合各類實驗室環境
  • 智慧分析:專有影像分析演算法結合機器學習,確保定量準確性與數據可靠性
  • 易於操作:內建觸控式平板介面,直觀的使用者體驗,降低操作技術門檻

系統優勢

SP-X® 系統在維持 Simoa® 技術的超高靈敏度同時,實現真正的高通量多重檢測。相較於傳統 ELISA 或流式微球陣列技術,本平台能在健康個體血清與血漿樣本中成功定量檢測超過 80% 的目標分析物(高於定量下限),使研究人員能夠在疾病最早期階段——甚至在臨床症狀出現前——偵測生物標記的微小變化,為早期診斷、預後評估與個人化治療策略提供關鍵資訊。

Simoa® Planar Array 技術原理

Simoa® Planar Array 技術採用創新的平面晶片陣列設計,突破傳統磁珠式數位 ELISA 的限制。透過在玻璃晶片表面以高精度微陣列印刷技術固定化捕捉抗體,結合生物素化偵測抗體與化學冷光偵測系統,形成三明治式免疫分析架構。這種設計不僅提供卓越的靈敏度,更實現真正的高通量多重檢測能力。

適用機種:SP-X® Imaging and Analysis System(半自動化影像分析系統)

檢測流程五步驟

STEP 1

晶片準備與抗體固定化

Planar Array Plate Preparation

採用專有的高精度奈米流體抗體沉積技術,將捕捉抗體以圓形圖案精確印刷於微孔陣列中。每片晶片包含超過 200,000 個微孔,提供高密度的反應位點,確保最佳的目標分子捕捉效率。

STEP 2

樣本與標準品添加

Sample Loading and Vortex Effect

將稀釋後的樣本與標準品加入各孔中,專有的表面化學處理創造獨特的"渦流效應",促進目標分子與固定化捕捉抗體的結合。這種設計大幅提升反應效率,降低基質干擾效應。

STEP 3

清洗與背景降低

Washing and Background Reduction

經過嚴格的清洗步驟,移除未結合的樣本成分與潛在干擾物質。平面陣列設計配合優化的清洗流程,實現 1000 倍的訊號濃縮效能與非特異性背景降低。

STEP 4

偵測抗體與訊號放大

Detection Antibody Binding

加入生物素化偵測抗體與鏈黴親和素標記的酵素,形成三明治式免疫複合物。針對多重檢測應用,系統採用不同染料連接子標記個別捕捉抗體,實現同時檢測最多 10 種分析物的能力。

STEP 5

高解析影像擷取與 AI 分析

High Resolution Imaging

添加螢光基質後,高解析度相機與客製化鏡頭在多波長下擷取晶片影像(每片 < 2.5 分鐘)。專有的影像分析演算法結合機器學習技術,自動識別不同染料亞群、判定酵素報告標記的存在與否,並進行精準定量分析。資料可直接在系統上檢視分析,或匯出至常用軟體套件或 LIMS 系統。

技術特色總結

Simoa® Planar Array 技術將數位免疫分析的超高靈敏度與平面陣列的多重檢測優勢完美結合。相較於傳統 ELISA 或流式微球陣列技術,本平台能在健康個體血清與血漿中成功定量檢測 > 80% 的樣本(高於定量下限),偵測極限可達次皮莫耳(sub-picomolar)等級,定量下限範圍為 0.1 - 1.4 pg/mL。這種突破性的靈敏度使研究人員能夠在疾病最早期階段偵測生物標記變化,為精準醫學與轉譯研究開創全新可能。

Simoa® 技術平台比較:Bead-Based vs. Image-Based

技術特性Bead-Based Simoa®
(HD-1, HD-X, SR-X)
Image-Based Simoa®
(SP-X)
反應載體 磁珠(Magnetic Beads)
單一磁珠捕捉單一目標分子
平面晶片陣列(Planar Array)
玻璃晶片表面固定化捕捉抗體
檢測原理 數位酵素連結免疫吸附分析
單分子計數技術
影像型數位免疫分析
高解析度螢光影像擷取
多重檢測能力 單一分析或低重數多重
(通常 ≤ 6-plex)
高重數多重檢測
(高達 10-plex)
靈敏度 飛莫耳至皮莫耳等級
(fg/mL - pg/mL)
次皮莫耳等級
LOD: sub-picomolar
LLOQ: 0.1 - 1.4 pg/mL
影像擷取時間 流式檢測
依分析數而異
快速平行影像擷取
< 2.5 分鐘/晶片
訊號放大 個別微井酵素訊號放大
數位訊號讀取
平面陣列 1000 倍訊號濃縮
AI 智慧影像分析演算法
背景干擾 磁珠表面非特異性結合 1000 倍背景降低
專有表面化學處理
樣本需求 25 - 50 µL
(依分析而定)
12.5 µL/重複
珍貴樣本用量更低
系統設計 全自動化流式系統
流體控制與磁珠操控
半自動化桌上型系統
緊湊設計(僅需 11 吋空間)
操作介面 儀器控制軟體
自動化工作流程
內建觸控式平板介面
直觀操作體驗
主要應用 神經退化性疾病研究、心血管疾病研究、腫瘤與免疫腫瘤學、免疫與發炎研究、藥物開發與轉譯醫學、精準醫學生物標記探索
技術優勢 高度自動化(HD-X)
成熟穩定技術平台
廣泛驗證的分析方法
豐富的現成試劑套組
適合單一或低重數生物標記分析
真正高重數多重檢測
快速影像擷取技術
AI 智慧分析演算法
適合高通量篩選
細胞激素多重分析最佳選擇

技術選擇建議:

  • Bead-Based Simoa®(HD-X 等平台) 適合需要高度自動化工作流程、單一或低重數生物標記精確定量的研究。成熟穩定的技術平台搭配豐富的現成試劑套組,提供可靠且經過廣泛驗證的分析解決方案
  • Image-Based Simoa® (SP-X®) 為需要同時檢測多重生物標記(特別是高達 10-plex 細胞激素面板)的研究提供理想解決方案。快速影像擷取結合 AI 智慧分析,在需要高通量多重檢測能力的腫瘤免疫學、免疫發炎研究與藥物開發應用中展現獨特優勢

Simoa in Action:應用實例

10-plex Human Cytokine Assay Poster

Development of a high sensitivity 10-plex human cytokine assay using Simoa Planar Array technology

本研究展示如何應用 Simoa® Planar Array 技術開發高靈敏度 10 重細胞激素分析方法。針對 IFNγ、IL-1β、IL-4、IL-5、IL-6、IL-8、IL-10、IL-12p70、IL-22 與 TNFα 進行抗體配對篩選與分析條件優化,成功實現所有分析物的次皮莫耳偵測極限。在正常人類血清與血漿中,多數分析物在 > 80% 的正常樣本中可成功定量(高於定量下限),定量下限範圍為 0.1 - 1.4 pg/mL。分析驗證證實卓越的靈敏度、精密度、專一性與稀釋線性。

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Universal Planar Assay Format Poster

A universal planar assay format for high sensitivity cytokine quantification in human serum and plasma

此研究建立通用型 Planar Array 分析平台,用於人類血清與血漿中細胞激素的高靈敏度定量。透過系統性的抗體配對篩選與分析開發策略,證實平台具備極低的交叉反應性與最小的基質干擾效應。本平台首次實現在健康個體樣本中同步檢測多重細胞激素,靈敏度遠超現有多重免疫分析技術,為早期疾病偵測與免疫反應監測提供強大工具。

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常見問題

SP-X Imaging and Analysis System: Next-Generation Simoa Planar Array Technology for Ultra-Sensitive Multiplex Biomarker Detection

The SP-X Imaging and Analysis System represents a revolutionary advancement in ultra-sensitive multiplex biomarker quantification, combining next-generation Simoa Planar Array technology with high-resolution imaging and AI-powered analytical algorithms. This complete benchtop platform enables true multiplex detection at both acute and baseline levels, offering unprecedented sensitivity for circulating biomarker measurement at the earliest stages of disease progression, even at healthy baseline levels.

Built on proprietary planar array technology, the SP-X system replaces traditional bead-based Simoa platforms with glass slide-based planar arrays, enabling simultaneous detection of up to 10 biomarkers with sub-picomolar sensitivity. The platform leverages high-precision nanofluidic antibody deposition technology to create capture antibody arrays in a circular pattern within microwells, with over 200,000 reaction sites per plate. This innovative design, combined with proprietary surface chemistry that creates a unique "vortex effect," delivers 1000-fold concentration of assay signal and reduction in non-specific background interference.

The SP-X system excels in multiple therapeutic areas including oncology, immuno-oncology, neurodegenerative disease research, cardiovascular studies, inflammation research, and drug development. For oncology and immuno-oncology applications, the platform enables sensitive detection of circulating cytokines and immune-related biomarkers to monitor immunotherapy response. In neurodegenerative disease research, it provides ultra-sensitive quantification of neurological proteins including Tau, neurofilament light chain, and GFAP. The platform's multiplex capabilities make it ideal for inflammation research, enabling comprehensive profiling of cytokine networks and immune regulation mechanisms.

Key technical specifications include exceptional optics with a high-resolution camera and custom lens for optimal light collection, achieving imaging time of less than 2.5 minutes per plate. The system incorporates proprietary image acquisition algorithms and machine learning to maximize dynamic range and signal-to-noise ratio. With a compact footprint requiring only 11 inches of space and a built-in touchscreen tablet interface, the SP-X offers convenience and ease of use. The platform requires minimal sample volume—just 12.5 µL of human serum or plasma per replicate—making it ideal for precious clinical samples.

Clinical validation studies have demonstrated impressive analytical performance. A 10-plex human cytokine assay targeting IFNγ, IL-1β, IL-4, IL-5, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12p70, IL-22, and TNFα achieved sub-picomolar limits of detection for all analytes, with lower limits of quantification ranging from 0.1 to 1.4 pg/mL. In normal human serum and plasma, more than 80% of healthy samples were quantifiable above the LLOQ for most analytes, demonstrating superior sensitivity compared to traditional ELISA and existing multiplex immunoassay technologies.

The SP-X platform supports both ready-to-use Simoa Planar Kits and custom Homebrew assay development, providing researchers with flexibility to explore novel biomarkers or optimize existing assays for specific research needs. The universal planar assay format has been validated for minimal cross-reactivity and matrix interference, ensuring reliable performance across diverse applications. Data can be viewed and analyzed directly on the system or exported to commonly used software packages or laboratory information management systems for advanced statistical analysis and data integration.

For translational medicine and precision health applications, the SP-X system accelerates biomarker discovery and validation by enabling measurement of protein concentrations previously undetectable with conventional methods. This capability supports earlier disease detection, better prognoses, and enhanced treatment monitoring strategies. In drug development, the platform facilitates target engagement assessment, pharmacodynamic biomarker measurement, and dose-response evaluation in preclinical and clinical studies.

The SP-X Imaging and Analysis System represents a paradigm shift in biomarker research, combining Simoa ultra-sensitivity with powerful multiplexing scale and flexibility. Its low maintenance design requires no calibration, allowing researchers to focus on experimental design and data analysis rather than instrument maintenance. This next-generation platform empowers oncology researchers, immunologists, neuroscientists, and drug developers to optimize workflows, accelerate research timelines, and ultimately bring new therapeutic discoveries to patients faster.

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